THE ”PHOTOGRAPHOPHONE.”
BY ERNST RUHMER
Scientific American, July 20, 1901



THE PHOTOGRAPHOPHONE

The SCIENTIFIC AMERICAN has from time to time presented to its readers different methods of recording and reproducing both musical sounds and human speech. Of these methods, perhaps the most generally known is that employed by Mr. Edison, in which a stylus attached to a diaphragm engraves upon a rapidly revolving wax cylinder the sound impulses thrown against the diaphragm. Still another system has been devised by the Danish engineer Valdemar Poulsen, who records sounds magnetically by passing a steel ribbon between electromagnets energized with an intensity depending upon the strength of the current which has been telephonically set up in the circuit. In a third, and perhaps a more sensitive method than either of the two mentioned, photography is employed as the recording means.

Under favorable conditions the variations in the intensity of oscillation of a ”speaking” arc light are so appreciable that it is possible to record them upon a moving sensitive film. Upon this possibility the construction of my ”photographophone” depends.



Fig. 1. — THE FILM-CASING OPEN

The photographophone, as shown in Fig. 1, consists primarily of a light-tight wooden casing in which photographic-film reels are mounted, the film as it is unwound from one reel being received by the other, as in the cinematograph and similar chronophotographic machines. The reel is driven by a small electric motor through the medium of a belt and pulley. Traveling at a uniform rate varying from 2 to 3 meters per second, the film passes the focus of a lens in front of which the source of light, which may be a speaking arc and which is caused to undulate in accordance with the sound waves, is placed at a suitable distance. The film after having been subjected to the action of the undulating light is developed in the ordinary way and fixed. If the record be very long, special developing apparatus is necessary, resembling that employed in the development of cinematograph pictures.



Fig. 4 — PHOTOGRAPHIC SOUND-RECORD

The variations of light may be distinctly seen on the film. Fig. 4 shows a film which has been acted upon by the light, and then developed and fixed. In reproducing the recorded sound, an ordinary stereopticon is used in place of the original undulating source of light, the film traveling with the velocity equal to that with which the record is made. Behind the film an exceedingly sensitive selenium cell is removably mounted and connected with two telephone receivers in the circuit of a small , dry battery (Fig. 2).



Fig. 2 — THE RECEIVER

The variable transparency of the film will cause the selenium cell to be illuminated with a light which flickers in accordance with the undulations of the recording arc. It is a well-known phenomenon that selenium conducts electricity with an intensity that varies as the light by which it is illuminated. The ever-varying light thrown upon the sensitive cell of the ”photographophone” causes the current in the circuit to vary therewith, these variations of current being transformed at the telephone receivers into acoustic waves, corresponding with the sound modulations originally photographed upon the film.

By this method sounds are reproduced with astonishing distinctness. The loudness can be varied by increasing the candle power of the light employed in the stereopticon. Indeed, it is possible so to magnify the sound that a record can be reproduced with a clearness equal to that of telephone transmission. It is immaterial whether a positive be made from the film or whether the original negative be used. Apart from the extreme sensitiveness of this photographic method of recording sound, the invention is of considerable practical utility in so far as any number of positive copies can be made from the original negative. The film may be so long that the speech or song to be recorded may be almost interminable. Moreover, the films are so compact that even a very long record can be stored in an exceedingly small space.

By using an undulating incandescent lamp in place of the speaking arc light in an improved instrument which I have constructed, I succeeded recently in attaining very good results with a film speed of 20 centimeters per second. It is my intention to employ the photographophone in connection with the cinematograph and to ascertain whether it be possible to record the movements of bodies and of sounds (such as music) upon the same film. By means of the many auxiliary apparatus which have been devised in late years for the purpose of magnifying sound, it is to be hoped that the photographic sound-record may be successfully reproduced in a large auditorium.

Berlin, April, 1901.


Fotografofon

Den första på denna princip [ljud på fotografisk väg] byggda apparat var den av tysken E. Ruhmer 1901 uppfunna fotografofonen, vars konstruktion framgår av fig. 1 och 2.



Fig. 1 — Ruhmers fotografofon. Upptagningsanordning.

M (fig. 1) är en i strömkretsen A inkopplad mikrofon, som, när den påverkas av ljudvågorna, förorsakar strömvariationer i kretsen A, vilka genom transformatorn E överföras till strömkretsen B, varigenom spänningsvariationer uppstå i denna, vilka i sin tur förorsaka ljusfluktuationer i den i kretsen inkopplade båglampan L. Det från L utstrålade ljuset samlas av linsen O på en smal, horisontal springa S, bakom vilken filmbandet F kontinuerligt löper. På grund av lampans fluktuationer erhåller filmbandet belysningar av växlande intensitet, vilka efter filmens framkallning och fixering framträda, såsom tvärgående strimmor av växlande svärtning.



Fig. 2 — Ruhmers fotografofon. Återgivningsanordning.

Fig. 2 visar Ruhmers återgivningsanordning. L är en kraftig ljuskälla, vars strålar samlas av linsen O till springan S, bakom vilken den på ovan beskrivet sätt upptagna filmen F löper med samma hastighet som vid upptagningen. På grund av filmens täthetsvariationer förändras ljusintensiteten hos det strålknippe, som träffar den i strömkretsen A inkopplade selencellen C, varigenom spänningsvariationer uppstå i kretsen, vilka förnimmas såsom ljud i telefonen T.

Ruhmers apparat återgav ljudet mycket bristfälligt. Detta hade sin orsak dels i att båglampan icke tillräckligt hastigt och noggrant med motsvarande ljusvariationer reagerade för de ytterst hastiga strömvariationerna, dels på den av Ruhmer använda selencellens tröghet, d.v.s. dess oförmåga att tillräckligt snabbt förändra sin ledningsförmåga vid de på densamma, med utomordentligt hög frekvens verkande ljusvariationerna.

Uppfinningarnas bok, IX
P. A. Norstedt & Söner förlag
Stockholm, 1929


Das Photographon

Bei diesem Versuch ließ er die Lichtstrahlen durch einen schmalen Schlitz auf einen Film fallen, der in einem lichtdichten Kasten, also einer Kamera, mit einer Geschwindigkeit von 2 Meter in der Sekunde gleichmäßig abrollte. Um eine gute Konzentration des Lichtes zu erzielen, benutzte Ruhmer zur Abbildung des Lichtstrahles auf dem Film eine Zylinderlinse. Die Geschwindigkeit des Filmes war mit 2 Meter gegenüber der damals normalen von etwa 0,3 Meter ziemlich hoch; allerdings dachte Ruhmer bei seinem ”Photographophon” oder ”Photographon” nicht an den Sprechfilm, sondern wollte lediglich ein verbessertes ”Film-Grammophon” mit längerer Laufzeit und besserer Haltbarkeit gegenüber den schnell abgespielten Platten des Grammophons selbst schaffen, da der Film bei der Ruhmerschen Anordnung und bei der Ausnutzung der gesamten Bildbreite zur Tonaufzeichnung keiner Abnützung unterworfen war.

Nach der Aufnahme wurde der Film normal entwickelt und kopiert. Er zeigt nun die Tonaufzeichnung in Form von mehr oder weniger breiten, helleren und dunkleren Querstreifen, eine Aufzeichnung, die uns heute als die des Intensitätsverfahrens bekannt ist.

Nach der Entwicklung und dem Fixieren wurde der Film wieder in einem anderen Kasten in derselben Richtung und mit derselben Geschwindigkeit abgerollt, wobei eine diesmal konstante Bogenlampe oder eine andere der damals zur Projektion benutzten Lichtquellen, wie Kalklicht, Azetylenlicht oder dergleichen die Tonaufzeichnung mit Hilfe eines optischen Systems durchleuchtete. Diese Lichtstrahlen fielen nach der Durchleuchtung des Films, bei der sie nach Maßgabe der Tonaufzeichnung mehr oder weniger stark geschwächt wurden, auf eine Selenzelle, deren inneren Widerstand sie entsprechend ihrer Intensität verminderten, so daß eine an diese Zelle gelegte Spannung Abwandlungen erfuhr, die im Kopfhörertelephon als ebensolche Töne wie die erst aufgenommenen vernehmbar waren. Diese Töne waren allerdings sehr schwach wie bei allen Wiedergabeeinrichtungen der damaligen Zeit, da die verschiedenen Hilfsmittel nicht genügend empfindlich waren und auch in ihren Wirkungen nicht verstärkt werden konnten wegen des Fehlens trägheitsloser Verstärker. Auch waren die Mittel zur Aufzeichnung, die Bogenlampe und das Besprechungsmikrophon nicht genügend gleichmäßig in der Wiedergabe aller Freouenzen; auch die Entwicklung des Filmes dürfte nicht so vorgenommen worden sein, daß die beste Wiedergabe der Tonaufzeichnung in bezug auf die Intensitätsproportionen erreicht wurde. Aber die prinzipielle Bedeutung der Möglichkeit der Tonaufzeichnung und -wiedergabe, die Ruhmer als erster niedergelegt hat, wird durch diese zeitlich bedingten Schwierigkeiten und Unvollkommenheiten seines Verfahrens nicht berührt, auch nicht dadurch, daß Ruhmer selbst die eigentliche Bedeutung seiner Erfindung nicht erkannte, sondern lediglich von einem verbesserten Grammophon spricht. Allerdings dürfte er sich über die wissenschaftliche Bedeutung klar gewesen sein.

Der Tonfilm — Grundlagen und Praxis seiner Aufnahme Bearbeitung und Vorführung
Hans-Joachim Hahn
Berlin, 1939


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